JP4286227B2

JP4286227B2 - 画面の動画質測定評価装置

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Publication number: JP4286227B2
Application number: JP2004568504A
Authority: JP
Inventors: 宏一岡
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
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Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2009-06-24
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Description

本発明は、評価対象表示器の画面に映された測定パターンの動きに基づいて、画面の動画質を測定して評価することのできる画面の動画質測定評価装置に関するものである。

液晶表示器(LCD),陰極線管表示器(CRT),プラズマ表示器(PDP),エレクトロルミネッセンス表示器(EL)などの各表示器の画面に動画を表示して、その画面の動きを測定して、動画質を評価することが行われている。この評価方法の一つとして、カメラを眼球のように動画の動きに追従させて静止画として撮像し、その撮像された静止画像の鮮明度を評価する方法がある。特にＬＣＤのように画像保持時間が長い表示器の場合は、画像のエッジの鮮明度が低下する。この鮮明度の低下を数値化して指標にする方法が画面の動画質評価方法である。

従来、回転可能なミラーと、このミラーを通して評価対象表示器の画面を撮影するカメラとを備え、動画ビデオ信号の同期信号を使ってミラーを回転制御して、静止画として撮影できるようにした動画質測定評価装置が知られている。
特開２００１-５４１４７号公報

ところが、前記動画質測定評価装置は、動画ビデオ信号の同期信号に基づいて、ミラーの回転にトリガをかけるためのトリガ信号を作らなければならず、このトリガ信号を作成する信号作成回路の開発が必要となる。このため、開発に時間と費用がかかるので、もっと簡易にミラーの回転のきっかけを作ることのできる画面の動画質測定評価装置が望まれている。

そこで、本発明は、動画像信号と電気的な同期をとらなくても、簡単な構成で、画像センサの検出画面において、評価対象表示器の画面に表示される動画の動きに追従した画像が得られる画面の動画質測定評価装置を提供することを目的とする。

本発明の画面の動画質測定評価装置は、回転可能なミラーと、ミラーを通して画面を撮影する画像センサと、ミラーを回転駆動する回転駆動部と、画面の一部を検出範囲とする光検出器と、光検出器及び回転駆動部に接続された制御部とを備える。前記制御部は、画面に映された測定パターンが光検出器で検出された時点の光検出器からの検出信号に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与えるトリガ信号を出力するとともに、測定パターンの動きに追従してミラーが回転するように制御するものである（請求項１）。

前記の構成によれば、光検出器が用意される。画面に映された動画に含まれる測定パターンが光検出器で検出された時点で、光検出器から検出信号が発生する。前記制御部は、この検出信号に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与える。前記制御部は、ミラーが回転を始めた後は、ミラーがこの測定パターンの動きに追従して回転するように制御する。したがって、動画像信号と電気的な同期をとらなくても、画像センサの検出画面において、動画の動きに追従した画像が得られる。

測定パターンは画面上を等速度で移動するものであってもよい（請求項２）。
測定パターンが画面上を等速度で移動する場合、制御部は、光検出器の検出信号に基づいて、測定パターンの動く速度を算出するものであってもよい（請求項３）。
測定パターンの動く速度が分かると、それに追従するミラーの回転角速度が算出できるので、制御部は、ミラーを測定パターンの動きにあわせるように回転させることができる。

測定パターンの動く速度の算出方法は、測定パターンの幅が既知であれば、光検出器で測定パターンの始端を検出してから測定パターンの終端を検出するまでの時間に基づいて算出できる。光検出器は検出範囲を複数有しているならば、測定パターンが1つの検出範囲を通過してからもう1つの検出範囲を通過するまでの時間に基づいて算出できる。光検出器は検出範囲を複数有し、各検出範囲の光強度信号の差をとることができるならば、その差信号が発生している時間にもとづいて算出することができる（請求項４）。

測定パターンは画面上を往復振動するものであってもよい（請求項５）。
測定パターンが画面上を往復振動する場合、制御部は、光検出器の検出信号のピーク値もしくはボトム値の検出時刻、又は立ち上がりもしくは立下り時刻に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与える（請求項６）。
また、往復振動の周期が既知でないときは、制御部は、光検出器の検出信号に現れる周期に基づいて、回転駆動部に回転周期を決定することもできる（請求項７）。

また、本発明は、「回転可能なミラーと、ミラーを通して画面を撮影する画像センサと、ミラーを回転駆動する回転駆動部」に代えて、回転可能なカメラと、カメラを回転駆動する回転駆動部とを備えていても、実現可能である（請求項８）。
軽いカメラであれば、少ない回転駆動力で、測定パターンの動きに合わせて回転させることができる。

本発明の画面の動画質測定評価装置は、評価対象表示器の画面をスポット照射する照射装置であって、この照射装置の設置位置及び照射光軸の角度は、前記光検出器及び回転駆動部のいずれに対しても固定されているものをさらに備えることが好ましい（請求項９）。この照射装置を用いて、光検出器の検出座標と評価対象表示器の画面座標との対応関係を簡単かつ正確に設定できる。

本発明の画面の動画質測定評価装置は、評価対象表示器の画面を繰り返しパルス状に照射する照射装置をさらに備えるものであれば、ミラーの回転中に、光検出器の検出画面上に形成された、前記照射装置から照射されるパルス状の照射光の像の間隔を測定することにより、ミラー回転角速度を測定することができる（請求項１０）。
本発明の画面の動画質測定評価装置は、評価対象表示器の画面を照射する照射装置をさらに備えるものであれば、ミラーの回転中に、光検出器の検出画面上に形成された、前記照射装置から照射される照射光の像の幅を測定することにより、光検出器の露光時間を測定することができる（請求項１１）。

以上のように本発明によれば、画面に映された動画に含まれる測定パターンが光検出器で検出された時点で、光検出器から検出信号を発生させ、この検出信号に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与え、ミラーがこの測定パターンの動きに追従して回転するように制御するので、動画像信号と電気的な同期をとらなくても、画像センサの検出画面において動画の動きに追従した画像が得られる。したがって、簡単な構成で、画面の動画質を測定評価することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
―装置構成―
図１は、本発明の実施の形態に係る画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。画面の動画質測定評価装置は、ガルバノミラー２と、ガルバノミラー２を通して評価対象表示器の画面５を撮影するＣＣＤカメラ３と、画面５の一部を検出範囲とする光検出器４とを備えている。

ガルバノミラー２は、コイルに電流を流すことによって発生する磁界の中に、永久磁石を回転可能に配置し、その永久磁石の回転軸にミラーを装着したもので、スムーズで迅速なミラーの回転が可能である。この永久磁石とコイルとを備えた“モータ”が「回転駆動部」となる。
前記光検出器４は、評価対象表示器の画面５の一部を検出範囲としている。画面５の検出範囲のおける平均輝度を測定してその検出信号（アナログ信号）を、Ｄ／Ａ変換器付きＩ／Ｏボードを通してコンピュータ制御部６に供給する。

ＣＣＤカメラ３は、評価対象表示器の画面５の一部又は全部を撮像の視野としている。ＣＣＤカメラ３と画面５との間には、ガルバノミラー２が存在して、ガルバノミラー２の回転に応じてＣＣＤカメラ３の視野が画面５上を一次元方向（以下「走査方向」という）に動くことができる。コンピュータ制御部６から、ガルバノミラー駆動コントローラ７を通して、ガルバノミラー２に回転信号が送られる。ＣＣＤカメラ３で取得した画像信号は、画像取り込みＩ／Ｏボード８を通してコンピュータ制御部６に取り込まれる。

なお、ガルバノミラー２とＣＣＤカメラ３を別々に構成するのではなく、軽量ディジタルカメラなどＣＣＤカメラ自体を回転台に設置して、回転駆動モータで回転駆動してもよい。
コンピュータ制御部６から、画像信号発生器９に表示画面５を選択する表示コントロール信号が送られ、画像信号発生器９は、この表示コントロール信号に基づいて、評価対象表示器に測定パターンの動きを表示するための画像信号（画像メモリ９ａに格納されている）を供給する。さらにコンピュータ制御部６には、液晶モニタ１０が接続される。

―キャリブレーション―
この画面の動画質測定評価装置において、ＣＣＤカメラ３の検出座標と、評価対象表示器の画面座標とが正確に対応していなければならない。この対応を、人が定規等を用いて設定するのは労力がかかり、かつ困難である。
そこでＣＣＤカメラ３の検出座標と評価対象表示器の画面座標との対応関係を簡単に設定できるようにする必要がある。

図２は、画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。この図は、図１と同じく画面の動画質測定評価装置を表した図であるが、光検出器４、コンピュータ制御部６、ガルバノミラー駆動コントローラ７、画像信号発生器９、液晶モニタ１０などの図示は省略している。ＣＣＤカメラ３とガルバノミラー２とは、互いに固定されている。
ガルバノミラー２に、レーザ発振装置１２を固定している。ガルバノミラー２の角度を所定角（例えば４５度）にしたとき、レーザ発振装置１２の光軸１２ａとＣＣＤカメラ３の光軸３ａとが平行になるようにレーザ発振装置１２の向きが固定されている。両光軸３ａ，１２ａ間の距離ｄも、分かっているものとする。

このレーザ発振装置１２からレーザ光を画面５に照射し、画面５のＸ座標＝ｄの点を照らすようにする。これにより、画面５のＸ座標＝０の原点が、ＣＣＤカメラ３の光軸３ａに一致するようにすることができる。
また、画面５から反射するレーザ光がＣＣＤカメラ３の撮像面に当たる点の座標が、画面５のＸ座標＝ｄの点の座標に対応しているかどうか確認することができる。

図３は、レーザ発振装置１２を垂直にセットし、レーザ発振装置１２の光軸１２ａと、ガルバノミラー２の角度を所定角（例えば４５度）にしたときのＣＣＤカメラ３の光軸３ａとが交わる位置に、ハーフミラー１３を設置している。ハーフミラー１３の角度は４５度である。この構成であれば、ＣＣＤカメラ３の光軸３ａとレーザ光の光軸とが一致しているので、画面５の原点（Ｘ＝０の点）にレーザ光のスポットを当てるだけで、画面５の原点をＣＣＤカメラ３の光軸３ａに合わせることができる。

画面５から反射するレーザ光がハーフミラー１３を通過してＣＣＤカメラ３の撮像面に当たる点の座標が撮像面の原点にあるかどうかを確認することにより、画面５の原点とＣＣＤカメラ３の撮像面の原点とが一致しているかどうかを確認することができる。
また、画面５から強く正反射するレーザ光がハーフミラー１３を通過してＣＣＤカメラ３の撮像面に当たる点の座標が撮像面の原点にあるかどうかを確認することにより、画面５がＣＣＤカメラ３の光軸３ａに対して直角であるかどうかを確認することができる。

図４は、レーザ発振装置１２をガルバノミラー２に対して固定し、レーザ光が所定角度で照射されるようにセットし、レーザ発振装置１２の光をガルバノミラー２に当てて、その反射光を画面５の原点に当てる構成を示す図である。ガルバノミラー２の角度は、実線で示したように、ガルバノミラー２の角度を４５度にしたときのＣＣＤカメラ３の光軸３ａと、ガルバノミラー２を、破線で示したように所定角度回転したときのレーザ光の光軸１２ａとが一致するように、正確に設定されている。この構成においても、図３と同様、ＣＣＤカメラ３の光軸３ａとレーザ光の光軸とが一致しているので、画面５の原点（Ｘ＝０の点）にレーザ光のスポットを当てるだけで、ＣＣＤカメラ３の光軸３ａに合わせることができる。

次に、ガルバノミラー２の角速度と、測定パターンの移動速度との関係を求める。
図５は、ＣＣＤカメラ３の検出面３１と評価対象表示器の画面５１との位置関係を示す平面図である。画面５１からの光線は、ガルバノミラー２で反射されて、ＣＣＤカメラ３のレンズに入射され、ＣＣＤカメラ３の検出面３１で検出される。ガルバノミラー２の裏側に、ＣＣＤカメラ３の検出面３１の鏡像３２を破線で描いている。

評価対象表示器とガルバノミラー２との光路に沿った距離をＬ１とする。評価対象表示器とレンズまでの光路に沿った距離をａ、レンズから検出面３１までの距離をbとする。レンズの焦点距離ｆが既知であれば、式
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ
を用いて、ａ，ｂの関係を求めることができる。

評価対象表示器の画面５１の走査方向の座標をＸとする。ＣＣＤカメラ３の検出面３１の走査方向の検出座標をＹとする。Ｘの原点Ｘ0を評価対象表示器の画面５１の中央にとり、Ｙの原点Ｙ0を、Ｘ0に対応する点にとる。ＭをＣＣＤカメラ３のレンズの倍率とすると、
Ｘ＝−ＭＹ（Ｍ＞０）
倍率Ｍは、前記ａ，bを使って、
Ｍ＝ｂ／ａ
で表される。

いまガルバノミラー２を角度θだけ回転すると、評価対象表示器の画面５１上の対応位置はガルバノミラー２の回転軸を中心に角度２θずれる。この角度２θに対応する評価対象表示器の画面５１の座標Ｘは、
Ｘ＝Ｌ１tan ２θ
である。この式を変形すると、
θ＝arctan（Ｘ／Ｌ１）／２
が求められる。

前記式Ｘ＝Ｌ１tan ２θを時間微分して（ｔは時間）、
ｄＸ／ｄｔ＝２Ｌ１（ｄθ／ｄｔ）cos^-2(2θ)
が導かれる。
したがって、評価対象表示器の画面５１の測定パターンが速度ｄＸ／ｄｔで移動しても、ＣＣＤカメラ３の検出面３１の検出座標が静止する条件は、ガルバノミラー２が、次の(a)式に示されるｄθ／ｄｔ、
ｄθ／ｄｔ＝（ｄＸ／ｄｔ）cos²(2θ)／（２Ｌ１） (a)
の角速度で回転することである。θが微小な角度であれば、cos²(2θ)→１とおけるので、上の式は、
ｄθ／ｄｔ＝（ｄＸ／ｄｔ）／２Ｌ１ (b)
となる。

ガルバノミラー２の電圧と角度の関係がわかっているので、これによって静止画像を与えるための電圧の時間変化が求められる。
以下に数値例をあげる。Ｌ１＝２００ｍｍ，評価対象表示器の画面５１の画素ピッチ＝０．３ｍｍ，測定パターンの移動速度が１０ピクセル／フレーム、１フレームの時間が１６．７ｍ秒とする。時刻ｔ＝０で測定パターンが−１５ｍｍの位置にあり、そのときのガルバノミラー２の角度θが−４．３°であったとすれば、時間とともに、測定パターンの動きと、ガルバノミラー２の角度θとの関係は表１のようになる。

したがって、測定パターンの動きに追従するためには、ガルバノミラー２の角度θを表１のように変化させていけばよい。
ガルバノミラー２を前記のように所定の角速度で回転させるとき、その角速度は本当に設定された角速度であるのかどうか確認する必要がある。そこで、ガルバノミラー２を回転させたときの角速度を外部から測定する方法を説明する。

図６は、画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。この図は、図１と同じく画面の動画質測定評価装置を表した図であるが、光検出器４、コンピュータ制御部６、ガルバノミラー駆動コントローラ７、画像信号発生器９、液晶モニタ１０、レーザ発振装置１２などの図示は省略している。
画面５には、画面５をスポット照射するＬＥＤ光源１４が備えられている。なお、画面５をスポット照射することのできる光源であれば、ＬＥＤ光源１４に代えて、他の光源を使用することも可能である。例えば、図２のレーザ発振装置１２を使用してもよい。

画面５のスポット照射された点の座標Ｘを固定した状態で、ガルバノミラー２が角度θ回転すると、ＣＣＤカメラ３の撮像面３１の座標Ｙは、
Ｙ＝ｂtan（２θ）
で表される。この式を時間ｔで微分すると、
ｄＹ／ｄｔ＝２ｂ［cos^-2（２θ）］(ｄθ／ｄｔ)
となる。ガルバノミラー２の角速度をω＝ｄθ／ｄｔとすると、上の式は、
ｄＹ／ｄｔ＝２ｂ［cos^-2（２θ）］ω
となる。θが微小な角度であれば、cos²(2θ)→１とおけるので、上の式は、
ｄＹ／ｄｔ＝２ｂω (c)
となる。

ＣＣＤカメラ３の露光時間を十分長くとり、ガルバノミラー２をある角速度ωで回転させながら、このＬＥＤ光源１４を一定周期Δｔでパルス状に発光させる。すると、図７に示すように、ＣＣＤカメラ３の撮像面に、間隔ΔＹで像が繰り返し形成される。この間隔ΔＹと一定周期Δｔとの関係は、上の(c)式から、
ΔＹ＝２ｂωΔｔ (d)
で表される。各パルスの原点からの座標Ｙn（ｎは整数）は、
Ｙn＝２ｂωｔn
ｔn＝ｎΔｔ
で表される。このＣＣＤカメラ３の撮像面３１に形成されたパルス像の座標Ｙnを時間ｔに対してプロットすると、図８に示すグラフになる。このグラフの傾きを求めて、それをｄＹ／ｄｔとおいて、上の(c)式に代入すると、ガルバノミラー２の回転角速度ωを測定することができる。

次に、ＬＥＤ光源１４を連続点灯し、そのスポットを、ガルバノミラー２を静止させた状態で、ＣＣＤカメラ３で撮影する。すると、ＣＣＤカメラ３の撮像面には、図９に示すように、ＬＥＤスポットの幅ＳＰＴとレンズなど光学系のボケ幅Ｂとの和に相当する幅の像が現れる。
次にガルバノミラー２を既知の角速度ωで回転させ、ＣＣＤカメラ３の露光時間を設定して、スポットを撮影する。すると、ＣＣＤカメラ３の撮像面には、図１０に示すように、ＬＥＤスポットの幅ＳＰＴと、レンズなど光学系のボケ幅Ｂと、ＣＣＤカメラ３の露光時間Δｔに像が動いた距離ΔＹとの和に相当する幅の像が現れる。

図１０の像の幅から、図９の像の幅をひけば、ＣＣＤカメラ３の露光時間に相当する撮像面上の距離ΔＹを測定することができる。上の(d)式を変形すれば、
Δｔ＝ΔＹ／２ｂω (e)
となるので、このΔＹと角速度ωとを(e)式に代入することにより、露光時間Δｔを測定することができる。

―評価方法―
評価対象表示器の画面５１に表示される評価用測定パターンが、走査方向に一定の長さにわたって、地よりも明るい輝度を持った帯状の測定パターンであるとする。上に述べたように、評価対象表示器の画面５１の測定パターン移動に対応して、ガルバノミラー２を、前記(a)式又は(b)式を満たす角速度で回転させると、ＣＣＤカメラ３に静止画像が写される。ＣＣＤカメラ３に取り込まれる静止画像の走査方向の輝度分布は、図１１のようになる。輝度が上限閾値を超える部分は測定パターン内と認識され、下限閾値より低い部分は測定パターン外と認識される。上限閾値と下限閾値との間の中間調の長さＢＥＷが「ぼやけ幅(Blurred Edge Width)」となる。このＢＥＷは、評価対象表示器の画面５上の移動速度ｄＸ／ｄｔの関数となる。ｄＸ／ｄｔが速ければ、ＢＥＷは長くなり、ｄＸ／ｄｔが遅ければ、ＢＥＷは短くなる。したがって、ＢＥＷを移動速度に対してプロットし、その傾き（単位は時間）をＮ＿ＢＥＷと定義すれば、Ｎ＿ＢＥＷを使って動画質の評価が行える。なお、他に動画質の評価値としては、像のぼやけをＭＴＦ値(Modulation Transfer Function)で表す方法もある。

−ガルバノミラーの回転制御−
前述したように測定パターンが、走査方向に一定の長さにわたって輝度を持った帯状の測定パターンであるとする。これが等速度で評価対象表示器の画面５上を移動するものとする。以下、測定パターンの輝度は地よりも低いものとする。
図１２は、画面５上を移動する測定パターンＰと、光検出器４の検出範囲４１とを表した図解図である。光検出器４の検出信号は、前述のように画面５の検出範囲４１における平均輝度に対応するから、測定パターンＰが光検出器４の検出範囲を通過すると、その検出信号は、図１３に示すように変化する。測定パターンＰが検出範囲４１の端にかかると検出値が低下しはじめるので、コンピュータ制御部６は、その低下しはじめた時刻ｔ0をトリガとして、ガルバノミラー駆動コントローラ７を通して、ガルバノミラー２に回転信号を与えればよい。

また、検出値が低下しはじめてから上昇しはじめるまでの時間Ｔは測定パターンＰの通過時間になる。測定パターンＰの幅Ｚが既知であれば、Ｚ／Ｔが測定パターンＰの移動速度ｄＸ／ｄｔとなる。したがって、このＺ／Ｔを算出し、この値を(a)式又は(b)式に代入して、ガルバノミラー２の回転角速度を設定することができる。
図１４は、２つの光検出器４がそれぞれ別の検出範囲４１ａ，４１ｂを持っている場合の図解図である。測定パターンＰがそれぞれの光検出器４の検出範囲４１ａ，４１ｂを通過すると、２つの光検出器４の検出信号は、図１５に示すようそれぞれ谷が現れる。測定パターンＰが最初の検出範囲を通過した時刻ｔ3をトリガとして、ガルバノミラー駆動コントローラ７を通して、ガルバノミラー２に回転信号を与える。測定パターンＰが次の検出範囲を通過した時刻ｔ4とすると、Ｔ＝ｔ4−ｔ3が測定パターンＰの通過時間になる。２つの検出範囲４１ａ，４１ｂの間隔Ｖが既知であれば、測定パターンＰの移動速度を求めることができるので、これに基づきガルバノミラー２の回転角速度を設定することができる。

図１６は、光検出器４としてアナログ式のポジションセンサーを用いた場合の図解図である。ポジションセンサーは、連続する長さＬの領域を検出し、領域端部の検出光量Ａ，Ｂの和と差を出力している。測定パターンＰの動画像がポジションセンサーを通過すると、図１７に示すように、和信号と差信号とが表れる。これらの２つの信号に基づく演算
Ｌ（和信号＋差信号）／２（和信号）＝ＬＡ／（Ａ＋Ｂ）
により、測定パターンＰの一端部からの位置が算出できる。この位置に基づき、測定パターンＰの通過時刻と、通過速度とを算出することができる。

図１８は、今まで述べたガルバノミラーの回転制御を行った結果観測される、各種物理量の時間推移を表すグラフである。横軸は時間を表す。
図１８(a)は評価対象表示器の画面５上の、測定パターンＰの動きを示すグラフである。縦軸は測定パターンＰの任意の点（例えば中心）の座標Ｘを表す。図１８(b)は、コンピュータ制御部６におけるトリガの発生時刻を示す。トリガの発生時刻は、測定パターンＰの移動開始に連動している。図１８(c)は、ガルバノミラー２に回転信号が与えられることに応じて、ガルバノミラー２が回転する場合の回転角度θの時間推移を示すグラフである。白抜き矢印はＣＣＤ画像取り込みの時刻を表している。図１８(d)は、ＣＣＤカメラ３の検出面３１の露光量の時間推移を示すグラフである。測定パターンＰの色が地よりも黒に近いとしているので、測定パターンＰが写った時点での露光量は、測定パターンＰが写っていない時の露光量よりも少なくなっている。

以上に述べたように、本実施の形態では、画面５に映された動画に含まれる測定パターンＰの検出信号に基づいて、ガルバノミラー２に回転のきっかけを与えるとともに、測定パターンＰの移動が一定の等速度であることを前提として、ガルバノミラー２がこの測定パターンＰの動く速度に対応した角速度で回転するように制御することができる。したがって、動画像信号と電気的な同期をとらなくても、画像センサの検出画面５において、動画の動きに追従した画像が得られる。

−動画像の他の動き−
測定パターンＰの移動速度が等速度でない場合であっても、測定パターンＰの位置が時間関数として予測可能であれば、光検出器４の検出信号に基づいてガルバノミラー２の回転にトリガをかけることができる。
図１９は、正弦波状に振幅運動する測定パターンＰと、光検出器４の検出範囲４１とを表した図解図である。測定パターンＰの振幅の範囲は、光検出器４の検出範囲４１の少なくとも一部を含むものとする。測定パターンＰが振幅運動することによって、光検出器４に現れる検出信号は、ほぼ正弦波状に波打ったようになる。この波のピーク時点又はボトム時点等で、ガルバノミラー２の往復運動にトリガをかけることができる。

なお、測定パターンＰの振幅運動の周期が初めから与えられていないときは、ガルバノミラー２の往復運動の周期は、検出信号の周期Ｔpにあわせればよい。また測定パターンＰの振幅運動の振幅が初めから与えられていないときは、ガルバノミラー２の往復振幅を、徐々に大きく又は徐々に小さく変化させ、図１１に示したようなレスポンスを測定し、ＢＥＷが最小になる時点でのガルバノミラー２の往復振幅を採用すればよい。

図２１は、矩形波状に振幅運動する測定パターンＰと、光検出器４の検出範囲４１とを表した図解図である。測定パターンＰの振幅の範囲は、光検出器４の検出範囲４１の少なくとも一部を含むものとする。測定パターンＰが矩形波状に振幅運動することによって、光検出器４に現れる検出信号は、図２２に示すように、ほぼ矩形波状になる。この立ち上がり又は立下りの時点でガルバノミラー２の回転のトリガをかけることができる。

測定パターンＰの振幅運動の周期が初めから与えられていないときは、検出信号の周期Ｔpにあわせればよい。これによりガルバノミラー２の往復周期を決定することができる。振幅運動の振幅が初めから与えられていないときは、ガルバノミラー２の往復振幅を徐々に変化させ、図１１に示したようなレスポンスを測定し、ＢＥＷが最小になる時点のガルバノミラー２の往復振幅を採用すればよい。このようなすばやい運動であっても、ガルバノミラー２の回転のレスポンスが優れているので、追従することが可能である。慣性モーメントが重いモータでは、このような矩形波状の運動をさせることは困難である。

図２３は、３つの位置に振幅運動する測定パターンＰと、光検出器４の検出範囲４１とを表した図解図である。測定パターンＰの振幅の範囲は、光検出器４の検出範囲４１の少なくとも一部を含むものとする。測定パターンＰが３つの位置に振幅運動することによって、光検出器４に現れる検出信号は、図２４に示すように、３ステートの矩形波状に往復する。このいずれかの立ち上がり又は立下りの時点でガルバノミラー２の回転のトリガをかけることができる。

測定パターンＰの振幅運動の周期が初めから与えられていないときは、検出信号の周期Ｔpにあわせればよい。これによりガルバノミラー２の往復周期を決定することができる。振幅運動の振幅が初めから与えられていないときは、ガルバノミラー２の往復振幅を徐々に変化させ、図１１に示したようなレスポンスを測定し、像のＢＥＷが最小になるガルバノミラー２の往復振幅を採用すればよい。

なお、以上に述べた本発明において、測定パターンの動きは一次元的なものなので、ＣＣＤカメラ３の検出面に映される画像は長方形状になる。測定パターンの動く方向と垂直な方向には、情報が含まれていないので、測定パターンの動きと垂直な方向に、ＣＣＤカメラ３の検出面の画素信号の和をとれば、各画素の信号のノイズ成分を低減させ、検出感度を向上させることができる。

また、ＣＣＤカメラとして、カラーＣＣＤカメラを用いると、各色ごとの画像を検出面に映すことができる。色ごとのＮ＿ＢＥＷの違いを算出して色ずれが測定できる。なおカラーＣＣＤカメラを用いなくても、モノクロＣＣＤカメラと切り替え可能な複数の色フィルタとを使って測定すれば、カラーＣＣＤカメラを用いたのと同じ効果が得られる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、ガルバノミラーに代えて、ステッピングモータやサーボモータの回転軸にミラーを装着した構造を採用してもよい。また前述したように、ガルバノミラーとＣＣＤカメラを別々に構成するのではなく、ＣＣＤカメラ自体を回転駆動モータで回転駆動してもよい。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

本発明の実施の形態に係る画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。レーザ発振装置１２を備えた画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。レーザ発振装置１２を観測する光軸に対して一定角度を持たせてセットし、ハーフミラー１３を設置した画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。レーザ発振装置１２からのレーザ光をガルバノミラー２に対して斜めに当てるようにした画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。ＣＣＤカメラの検出面３１と評価対象表示器の画面５１との位置関係を示す平面図である。ＬＥＤ光源１４を設置した画面の動画質測定評価装置の構成を示すブロック図である。ＬＥＤ光源１４をパルス状に駆動したときに、ＣＣＤカメラ３の撮像面に、繰り返し形成された像を示す図である。ＣＣＤカメラ３の撮像面３１に形成されたパルス像の座標Ｙnを時間ｔに対してプロットしたグラフである。ＬＥＤ光源１４を連続点灯し、そのスポットを、ガルバノミラー２を静止させた状態で、ＣＣＤカメラ３で撮影した像を示す図である。ガルバノミラー２を既知の角速度ωで回転させ、ＣＣＤカメラ３の露光時間を設定して、スポットを撮影したときに、ＣＣＤカメラ３の撮像面に形成された像を示す図である。ＣＣＤカメラ３に取り込まれた静止画像の走査方向の輝度分布図である。画面上を移動する測定パターンＰと、光検出器の検出範囲４１とを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。光検出器が２つの検出範囲を持っている場合の、画面上を移動する測定パターンＰと、光検出器の検出範囲４１ａ，４１ｂとを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。光検出器としてアナログ式のポジションセンサーを用いた場合の、画面上を移動する測定パターンＰと、光検出器の検出範囲４１とを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。ガルバノミラーの回転制御を行った結果、各種物理量の時間推移を表すグラフであり、(a)は評価対象表示器の画面上の、測定パターンＰの走査方向の動きを示すグラフ、(b)はコンピュータ制御部で発生するトリガ信号を示すグラフ、 (c)はガルバノミラーに回転信号が与えられることによってガルバノミラーが回転する場合の回転角度θの時間推移を示すグラフ、 (d)は、ＣＣＤカメラの検出面の露光量の時間推移を示すグラフである。正弦波状に振幅運動する測定パターンＰと、光検出器の検出範囲４１とを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。矩形波状に振幅運動する測定パターンＰを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。３つの位置に振幅運動する測定パターンＰと、光検出器の検出範囲４１とを表した図解図である。光検出器の検出信号波形図である。

Claims

評価対象表示器の画面に映された測定パターンの動きに基づいて画面の動画質を測定して評価する装置であって、
回転可能なミラーと、ミラーを通して画面を撮影する画像センサと、
ミラーを回転駆動する回転駆動部と、
画面の一部を検出範囲とする光検出器と、光検出器及び回転駆動部に接続された制御部とを備え、
制御部は、画面に映された測定パターンが光検出器で検出された時点の光検出器からの検出信号に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与えるトリガ信号を回転駆動部に出力し、
制御部は、測定パターンの動きに追従してミラーが回転するように、制御信号を回転駆動画面に出力するものであることを特徴とする画面の動画質測定評価装置。
測定パターンは画面上を等速度で移動することを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
制御部は、光検出器の検出信号に基づいて、測定パターンの動く速度を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
制御部は、測定パターンの動く速度を、次の(a)−(c)のいずれかの条件のもとで算出することを特徴とする請求項３記載の画面の動画質測定評価装置。
測定パターンの幅が既知である。
光検出器は検出範囲を複数有している。
光検出器は検出範囲を複数有し、各検出範囲の光強度信号の差をとる。
測定パターンは画面上を往復運動することを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
制御部は、光検出器の検出信号のピーク値もしくはボトム値の検出時刻、又は立ち上がりもしくは立下り時刻に基づいて、回転駆動部に回転のきっかけを与えるものであることを特徴とする請求項５記載の画面の動画質測定評価装置。
制御部は、光検出器の検出信号の周期に基づいて、回転駆動部に回転周期を決定するものであることを特徴とする請求項５記載の画面の動画質測定評価装置。
前記「回転可能なミラーと、ミラーを通して画面を撮影する画像センサと、ミラーを回転駆動する回転駆動部」に代えて、回転可能なカメラと、カメラを回転駆動する回転駆動部とを用いることを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
評価対象表示器の画面をスポット照射する照射装置をさらに備え、
この照射装置の設置位置及び照射光軸の角度は、前記光検出器及び回転駆動部のいずれに対しても固定されていることを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
評価対象表示器の画面を繰り返しパルス状に照射する照射装置をさらに備え、
制御部は、ミラーの回転中に、光検出器の検出画面上に形成された、前記照射装置から照射されるパルス状の照射光の像の間隔を測定することにより、ミラー回転角速度を測定することを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。
評価対象表示器の画面を照射する照射装置をさらに備え、
制御部は、ミラーの回転中に、画像センサの検出画面上に形成された、前記照射装置から照射される照射光の像の幅を測定することにより、画像センサの露光時間を測定することを特徴とする請求項１記載の画面の動画質測定評価装置。